王镜岩生物化学第三版考研笔记 - 合版 - 图文

凝血酶（牛） ?Asp-Ala-Cys-Glu-Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro-Phe-Val-Met-Lys-Ser-Pro 这4个源于哺乳动物的酶活性中心，都含有一个包括Ser在内的完全相同的六肽： ?Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro? 同源的趋异进化?

来自胰脏的胰凝乳蛋白酶（Phe、 Tyr、 Trp、）、胰蛋白酶（Lys、Arg ）和弹性蛋白酶（疏水残基），活性中心Ser附近的a.a顺序相同，且分子一级结构中有40%a.a顺序相同，三维结构也相同，表明它们起源于共同的祖先，但是它们的底物专一性不同。

这种来源于共同祖先，经基因突变而得出不同专一性的结果称为同源的趋异进化。 异源的趋同进化?

来自枯草杆菌的Ser蛋白酶的结构与上述三种酶很不同，且活性中心Ser附近的a.a顺序也不同（-Gly-Thr-Ser-Met-Ala-Ser）。 电荷中继网的位置也不同：

Asp102-His57-Ser195（胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶） Asp32-His64-Ser221（枯草杆菌蛋白酶）

这表明枯草杆菌蛋白酶与胰凝乳蛋白酶等三个酶来源不同，但它们的电荷中继网相同，功能相同，这种情况称异源的趋同进化。

4、 判断和研究活性中心的主要方法

（1）通过酶的专一性（2）酶的化学修饰法（3）亲合标记法（4）X射线晶体衍射法 （二） 酶作用机理举例

1、 胰凝乳蛋白酶的作用机理： （1）、 专一性

图

该酶需要底物有一个疏水基团结合于酶上的疏水部位，这个结合起定位作用，使底物敏感键对准酶的催化基团。 疏水定位基团：Phe、Tyr、Trp （2）、 催化机理

① 活性中心：Ser195—His57—Asp102，三者构成一个氢键体系，His57的咪唑基是Ser195的羟基和Asp102的羧基之间的桥梁，这个氢键体系称为电荷中继网（harge relay network）。通过电荷中继网，进行酸碱催化及共价催化。Ser195由于His57和Asp102的影响而成为很强的亲核基团，它是活性中心的底物结合部位，His57是活性中心的催化部位。

ＰP285 图4-27，P287 图4-30 胰凝乳蛋白酶中的电荷中继网

② 胰凝乳蛋白酶对多肽的水解过程

P288 图4—31胰凝乳蛋白酶对多肽的水解过程

第一阶段 酰化

Ser195?--OH 中的氧攻击肽键的羰基碳，形成四联体过渡态（Ser195—OH、底物的酰基、底物的氨基、His的咪唑），敏感肽键断裂，底物中的胺成分通过氢键与酶的His57咪唑基相连，底物的羧基部分酯化到Ser195的羟基上。 第二阶段 脱酰

电荷中继网从水中吸收一个质子，结果产生的OH-攻击连在Ser195上底物的羧基碳原子，形成四联体过渡态，然后His57供出一个质子给Ser195上的氧原子，结果底物中的酸成分从Ser195上释放。

除胰凝乳蛋白酶外，在催化中具有Asp-His-Ser电荷中继网的还有胰蛋白酶，弹性蛋白酶，枯草杆菌蛋白酶等，但它们的底物结合部位不同，底物专一性也不同。

P288 图4-32三种胰脏中的蛋白酶的底物结合部位

胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 弹性蛋白酶 可供芳香环及大 可供带电荷的 只能让Ala等小分子 的非极性侧链伸入 Lys.、Arg进入 进入 第五节 多酶体系与酶活性的调节控制 一、 多酶体系

（一） 多酶体系及其分类

细胞中的许多酶，常常在一个连续的反应链中起作用，前一个反应的产物是后一个反应的底物。

多酶体系：multienzyme system在完整细胞内的某一代谢途径中，由几个酶形成的反应链体系。

可分为三种类型：可溶性的（分散性的），结构化的（多酶复合体），在细胞结构上有定位关系的（结构化程度更高）。 P297 图4—42（分散性的多酶体系） 图4-43 （多酶复合体） （二） 多酶体系的自我调节

（1）大部分具有自我调节能力的多酶体系，第一步反应就是限速步骤，它控制着全部反应序列的总速度。 （2）反馈抑制与底物激活

催化第一步反应的酶，大多都是别构酶，能被全部反应序列的最终产物所抑制，有时则是反应序列分叉处的酶受到最终产物的抑制，称为反馈抑制；有的被底物激活

P299 图4-45反馈抑制与底物激活

正调节物：一般是别构酶的底物，可以激活别构酶。 负调节物：可以抑制别构酶，一般是代谢序列的最终产物。

通过多酶体系的自我调节（反馈抑制和底物激活），可使代谢过程得以协调地、有条不紊地合理进行。 下面讨论具体到每个酶是怎样调节的 二、 酶活性的调节控制和调节酶

调节酶：活性可被调节的酶，主要是别构酶和共价调节酶。 （一） 别构效应的调控

别构效应：调节物（效应物）与别构酶分子中的别构中心（调节中心）结合后，诱导产生或稳定住酶分子的某种构象，使酶活性中心对底物的结合催化作用受到影响，从而调节酶促反应的速度。 （1）、 别构酶的结构特点和性质

（1） 已知的别构酶都是寡聚酶，含有两个或两个以上亚基

（2） 具有活性中心和别构中心（调节中心），活性中心负责底物结合和催化，别构中心负责调节酶反应速度。活性中心和别构中心处在不同的亚基上或同一亚基的不同部位上。

（3） 多数别构酶不止一个活性中心，活性中心间有同种效应，底物就是调节物：有的别构酶不止一个别构中心，可以接受不同的代谢物的调节。

（4） 别构酶由于同位效应和别构效应，不遵循米式方程，动力学曲线也不是典型的双曲线型，而是S型（同位效应为正协同效应）和压低的近双曲线（同位效应为负协同效应）。 （2）、 别构酶的动力学曲线

① 同位效应为正协同效应的别构酶是S型曲线 P303 图4-46 4-47

这种S形曲线体现为，当底物浓度发生较小变化时，别构酶可以极大程度地控制反应速度，这是别构酶可以灵活地调节反应速度的原因。

米氏酶：[S]0.9/[S]0.1=81 别构酶：[S]0.9/[S]0.1=3

表明当底物浓度发生较小变化时，如上升3倍，别构酶的酶促反应速度可以从0.1Vmax升至0.9Vmax 。

当增加正调节物浓度时Km减小，亲和力增大，协同性减小：当增加负调节物的浓度时Km增加，亲和力减小，协同性增大（对底物浓度的反应灵敏度增加）。

② 同位效应为负协同效应的别构酶是近似双曲线 P304图4-48

负协同效应时酶的反应速度对底物浓度的变化不敏感 （3）、 别构酶调节活性的机理 ① 序变模型：

酶分子中亚基结合底物后，构象逐个地依次变化。 ② 齐变模型：

（4）、 别构酶的鉴定

① S型曲线是必要但不充分条件 ② 脱敏作用

③ [S]0.9／[S]0.1 Rs=81 米氏酶 Rs＜81 正协同 Rs＞81 负协同 ④ Hill系数法

（二） 可逆共价修饰的调控（共价调节酶）

共价调节酶：酶分子被其它的酶催化进行共价修饰，从而在活性形式与非活性形式之间相互转变。

举例：糖原磷酸化酶 P313 图4-57

信号的级联放大：

1分子磷酸化酶激酶，活化生成几千个磷酶化酶a 1分子磷酸化酶a，催化生成几千个1-P-G 共价调节酶的两种常见类型

①磷酸化 去磷酸化 -OH ATP

②腺苷酰化 脱腺苷酰化 腺苷酰基由ATP提供 （三） 酶原的激活

具有不可逆性。属于此类的有消化系统中的酶（胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，胃蛋白酶）和血液凝固系统中的酶。 （1）、 胰凝乳蛋白酶原的激活（由胰蛋白酶激活）

P314 图4-58

（2）、 胰蛋白酶对胰脏蛋白酶原的激活 肠激酶

胰蛋白酶原 胰蛋白酶

胰凝乳蛋白酶原 弹性蛋白酶原 胰蛋白酶

胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶 羧肽酶原 羧肽酶 （四） 专一性调控蛋白（调控因子）对酶活性的调节控制 钙调蛋白、激素结合蛋白，促进或抑制特异的酶活性 第六节 酶与抗体——抗体酶 abzyme(antibody enzyme) 参阅 P293

又称催化性抗体（catalytic antibody），是一种具有催化功能的抗体分子。

过渡态理论：酶与底物不是在基态，而是在过渡态结构互补，亲和力最强，释放出的结合能使过渡态结合物能级降低，利于反应物分子越过能垒，加速反应。 而抗体与抗原是基态结合。

第七节 同工酶、诱导酶 1、 同工酶

能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构不同的一组酶，存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织中，甚至同一组织、同一细胞中。 哺乳动物乳酸脱氢酶有5种

CH3CHOH-COO-+NAD+ LDH CH3COCOO-+NADH+H+ 均由4个亚基组成

HHHH 在心肌中占优势 HHHM HHMM HMMM

MMMM 在骨骼肌中占优势 2、 诱导酶

酶可相对地区分为结构酶和诱导酶。

结构酶：指正常细胞内存在的酶，它的含量较稳定，受外界因素影响很小。

诱导酶：在正常细胞中含量极少或没有，当细胞中加入特定诱导物后，诱导产生的酶，含量在诱导物存在下显著增高，诱导物往往是该酶的底物或底物类似物。 如：大肠杆菌中的β-半乳糖苷酶 E.coli在含Glc的培养基中

E.coli在只含乳糖的培养基中：Glc-β(1→4)Gal苷 第八节 酶工程

第三章 蛋白质

第一节 蛋白质概论

蛋白质是所有生物中非常重要的结构分子和功能分子，几乎所有的生命现象和生物功能都是蛋白质作用的结果，因此，蛋

白质是现代生物技术，尤其是基因工程，蛋白质工程、酶工程等研究的重点和归宿点。 一、 蛋白质的化学组成与分类 1、 元素组成

碳 50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫 0-3% 微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼 凯氏定氮：平均含氮16%，粗蛋白质含量=蛋白氮×6.25 2、 氨基酸组成

从化学结构上看，蛋白质是由20种L-型α氨基酸组成的长链分子。 3、 分类

（1）、 按组成：

简单蛋白：完全由氨基酸组成

结合蛋白：除蛋白外还有非蛋白成分（辅基）

详细分类，P 75 表 3-1，表 3-2。（注意辅基的组成）。 （2）、 按分子外形的对称程度：

球状蛋白质：分子对称，外形接近球状，溶解度好，能结晶，大多数蛋白质属此类。 纤维状蛋白质：对称性差，分子类似细棒或纤维状。 （3）、 功能分：

酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白。 4、 蛋白质在生物体内的分布

含量(干重) 微生物 50-80%

人 体 45% 一般细胞 50% 种类 大肠杆菌 3000种

人体 10万种 生物界 1010-1012

二、 蛋白质分子大小与分子量

蛋白质是由20种基本aa组成的多聚物，aa数目由几个到成百上千个，分子量从几千到几千万。一般情况下，少于50个aa的低分子量aa多聚物称为肽，寡肽或生物活性肽，有时也罕称多肽。多于50个aa的称为蛋白质。但有时也把含有一条肽链的蛋白质不严谨地称为多肽。此时，多肽一词着重于结构意义，而蛋白质原则强调了其功能意义。

P 76 表3-3 （注意：单体蛋白、寡聚蛋白；残基数、肽链数。）

蛋白质分子量= aa数目*110

对于任一给定的蛋白质，它的所有分子在氨基酸组成、顺序、肽链长度、分子量等方面都是相同的，均一性。 三、 蛋白质分子的构象与结构层次

蛋白质分子是由氨基酸首尾连接而成的共价多肽链，每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构，这种空间结构称为蛋白质的（天然）构象。

P77 图3-1，蛋白质分子的构象示意图。

一级结构 氨基酸顺序

二级结构 α螺旋、β折叠、β转角，无规卷曲 三级结构 α螺旋、β折叠、β转角、松散肽段 四级结构 多亚基聚集 四、 蛋白质功能的多样性

细胞中含量最丰实、功能最多的生物大分子。 1． 酶

2． 结构成分（结缔组织的胶原蛋白、血管和皮肤的弹性蛋白、膜蛋白） 3． 贮藏（卵清蛋白、种子蛋白）

4． 物质运输（血红蛋白、Na+-K+-ATPase、葡萄糖运输载体、脂蛋白、电子传递体） 5． 细胞运动（肌肉收缩的肌球蛋白、肌动蛋白） 6． 激素功能（胰岛素）

7． 防御（抗体、皮肤的角蛋白、血凝蛋白） 8． 接受、传递信息（受体蛋白，味觉蛋白）

9． 调节、控制细胞生长、分化、和遗传信息的表达（组蛋白、阻遏蛋白） 第二节 氨基酸

一、 蛋白质的水解(见P79)